[Leetcode] 742. Closest Leaf in a Binary Tree

本文介绍了一种高效算法,用于解决在给定二叉树中寻找目标节点最近叶子节点的问题。通过构建额外的哈希表来记录节点间的父子关系,并运用BFS策略,确保算法能准确找到距离目标节点最近的叶子节点。

题目

Given a binary tree where every node has a unique value, and a target key k, find the value of the nearest leaf node to target k in the tree.

Here, nearest to a leaf means the least number of edges travelled on the binary tree to reach any leaf of the tree. Also, a node is called a leaf if it has no children.

In the following examples, the input tree is represented in flattened form row by row. The actual root tree given will be a TreeNode object.

Example 1:

Input:
root = [1, 3, 2], k = 1
Diagram of binary tree:
          1
         / \
        3   2

Output: 2 (or 3)

Explanation: Either 2 or 3 is the nearest leaf node to the target of 1.

Example 2:

Input:
root = [1], k = 1
Output: 1

Explanation: The nearest leaf node is the root node itself.

Example 3:

Input:
root = [1,2,3,4,null,null,null,5,null,6], k = 2
Diagram of binary tree:
             1
            / \
           2   3
          /
         4
        /
       5
      /
     6

Output: 3
Explanation: The leaf node with value 3 (and not the leaf node with value 6) is nearest to the node with value 2.

Note:

  1. root represents a binary tree with at least 1 node and at most 1000 nodes.
  2. Every node has a unique node.val in range [1, 1000].
  3. There exists some node in the given binary tree for which node.val == k.

思路

由于在题目中,要求“travel”不仅可以从父节点到子节点,而且还可以从子节点到父节点,所以实际上是把树作为一个图来处理了。那么我们怎么做呢?我们可以额外定义一个哈希表,建立从子节点到父节点的映射。然后就可以采用BFS方法,从值为k的节点开始遍历,找到第一个叶子结点,即为我们所求。

我开始实现的代码总是无法通过大数据测试,找不到原因。后来才发现,不同节点可能会被多次加入队列,造成了重复计算。所以我后来定义了另外一个哈希表,记录已经被访问过的节点。这样节点就不会被重复访问了,可以顺利通过所有测试数据。

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int findClosestLeaf(TreeNode* root, int k) {
        TreeNode *node;
        unordered_map<TreeNode*, TreeNode*> parent;
        constructParent(root, parent, k, node);
        queue<pair<TreeNode*, int>> q;
        q.push(make_pair(node, 0));
        if (!node->left && !node->right) {
            return node->val;
        }
        unordered_set<TreeNode*> visited;
        visited.insert(node);
        while (!q.empty()) {
            node = q.front().first;
            int dist = q.front().second;
            if (!node->left && !node->right) {  // a leaf
                return node->val;
            }
            if (parent.count(node) > 0 && visited.count(parent[node]) == 0) {
                q.push(make_pair(parent[node], dist + 1));
                visited.insert(parent[node]);
            }
            if (node->left && visited.count(node->left) == 0) {
                q.push(make_pair(node->left, dist + 1));
                visited.insert(node->left);
            }
            if (node->right && visited.count(node->right) == 0) {
                q.push(make_pair(node->right, dist +1));
                visited.insert(node->right);
            }
            q.pop();
        }
        return -1;
    }
private:
    void constructParent(TreeNode* root, unordered_map<TreeNode*, TreeNode*> &parent, int k, TreeNode* &node) {
        if (root->val == k) {
            node = root;
        }
        if (root->left) {
            parent[root->left] = root;
            constructParent(root->left, parent, k, node);
        }
        if (root->right) {
            parent[root->right] = root;
            constructParent(root->right, parent, k, node);
        }
    }
};

### 如何在 VSCode 中安装和配置 LeetCode 插件以及 Node.js 运行环境 #### 安装 LeetCode 插件 在 VSCode 的扩展市场中搜索 `leetcode`,找到官方提供的插件并点击 **Install** 按钮进行安装[^1]。如果已经安装过该插件,则无需重复操作。 #### 下载与安装 Node.js 由于 LeetCode 插件依赖于 Node.js 环境,因此需要下载并安装 Node.js。访问官方网站 https://nodejs.org/en/ 并选择适合当前系统的版本(推荐使用 LTS 版本)。按照向导完成安装流程后,需确认 Node.js 是否成功安装到系统环境中[^2]。 可以通过命令行运行以下代码来验证: ```bash node -v npm -v ``` 上述命令应返回对应的 Node.js 和 npm 的版本号。如果没有正常返回版本信息,则可能未正确配置环境变量。 #### 解决环境路径问题 即使完成了 Node.js 的安装,仍可能出现类似 “LeetCode extension needs Node.js installed in environment path” 或者 “command ‘leetcode.toggleLeetCodeCn’ not found” 的错误提示[^3]。这通常是因为 VSCode 未能识别全局的 Node.js 路径或者本地安装的 nvm 默认版本未被正确加载[^4]。 解决方法如下: 1. 手动指定 Node.js 可执行文件的位置 在 VSCode 设置界面中输入关键词 `leetcode`,定位至选项 **Node Path**,将其值设为实际的 Node.js 安装目录下的 `node.exe` 文件位置。例如:`C:\Program Files\nodejs\node.exe`。 2. 使用 NVM 用户管理工具调整默认版本 如果通过 nvm 工具切换了不同的 Node.js 版本,请确保设置了默认使用的版本号。可通过以下指令实现: ```bash nvm alias default <version> ``` 重新启动 VSCode 后测试功能键是否恢复正常工作状态。 --- #### 配置常用刷题语言 最后一步是在 VSCode 设置面板中的 LeetCode 插件部分定义个人习惯采用的主要编程语言作为默认提交方式之一。这样可以减少频繁修改编码风格的时间成本。 --- ### 总结 综上所述,要在 VSCode 上顺利启用 LeetCode 插件及其关联服务,除了基本插件本身外还需额外准备支持性的后台框架——即 Node.js 应用程序引擎;同时针对特定场景下产生的兼容性障碍采取针对性措施加以修正即可达成目标[^3]。
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